книги / Структурная геология

Фото 6.9. Зона разрывного нарушения представлена биотититом (черная полоса

восновании обнажения). Алдано-Становой щит, Восточная Сибирь

6.3.КОСВЕННЫЕ ПРИЗНАКИ РАЗРЫВОВ СО СМЕЩЕНИЕМ

Ккосвенным признакам относятся особенности строения и расположения геологических тел, вызванные разрывными нарушениями, не выраженными на дневной поверхности.

Ктаковым относят прямолинейное расположение геологических тел, поскольку разрывные нарушения, особенно крутопадающие, в плане имеют относительно прямолинейные очертания и отличаются повышенной проницаемостью для подземных вод и магматических расплавов. В качестве примеров можно рассматривать линейное расположение источников подземных вод; линейное расположение интрузивных тел и зон повышенного теплового потока (вулканы); линейное расположение зон высокоградиентного метаморфизма (рис. 6.7); прямолинейные участки речных долин (рис. 6.8), геофизические признаки: зоны повышенной проводимости и др. (рис. 6.9).

Рис. 6.7. Косвенные признаки разрывных нарушений:

А — линейное расположение источников подземных вод; Б — линейное расположение интрузивных тел; В — зоны повышенного теплового потока (вулканы); Г — линейное расположение зон высокоградиентного (быстро изменяющегося) метаморфизма. 1 — породы высоких фаций метаморфизма; 2 — породы низких фаций метаморфизма; 3 — родники; 4 — интрузивные тела; 5 — вулканы

К косвенным геофизическим признакам относятся также особенности строения геофизических полей, указывающие на возможное нахождение разломов. Это прежде всего геофизические аномалии, которые имеют линейный характер и указывают на неоднородность или высокую проницаемость горных пород. Над зонами разрывных нарушений отмечаются аномально низкие значения кажущегося электрического сопротивления пород, что обусловлено высокой ионной проводимостью циркулирующих по разломам подземных вод (см. рис. 6.9 А). По крупным (региональным) разрывным нарушениям обычно граничат блоки, отличающиеся по своему геологическому строению и, как следствие, по плотности пород. В этом случае при проведении гравиметрической съемки над зоной разлома образуется аномалия типа «гравиметрической ступени» (см. рис. 6.9 Б).

6.4. КЛАССИФИКАЦИЯ РАЗРЫВОВ СО СМЕЩЕНИЕМ

Разрывные нарушения классифицируются по многим признакам, в число которых входят: относительное положение крыльев разлома; положение плоскости, в которой происходит перемещение крыльев; угол наклона сместителя; взаимоотношение простирания зоны разрывного нарушения

ипростирания пород и др. Наиболее существенными из них являются первые два. По этим критериям выделяют следующие разрывные нарушения: сбросы, взбросы, сдвиги, надвиги, раздвиги, тектонические покровы или шарьяжи, групповые разрывы (ступенчатые сбросы, грабены, горсты

идр.).

6.4.1. СБРОСЫ И ВЗБРОСЫ

Под сбросами и взбросами понимают разрывные нарушения, как правило, с крутопадающей поверхностью сместителя. Относительные перемещения крыльев (блоков) при этом происходят в вертикальной или близкой к ней плоскости. Под сбросами понимают разрывные нарушения, у которых поверхность сместителя наклонена в сторону опущенного крыла (висячее крыло опущено), а под взбросом — разломы, у которых сместитель наклонен в сторону приподнятого крыла (висячее крыло приподнято).

Для определения относительного смещения крыльев разрыва и диагностики сбросов и взбросов необходимо, чтобы в разрезе были легко узнаваемые (маркирующие) породы или тела, по которым это можно установить. На рис. 6.10 А разрывное нарушение рассекает толщу глин, которые полностью слагают оба крыла, и определить какое их них поднято, а какое опущено — невозможно. На рис. 6.10 Б в разрезе глинистой толщи находится небольшой слой песчаника. Анализируя положение слоя песчаника в обоих крыльях можно утверждать, что висячее крыло будет опущено, а лежачее — поднято.

Рис. 6.10. Роль маркирующих пород в определении опущенного и поднятого крыльев:

А— по разрезу без маркирующего слоя нельзя сказать, какое крыло поднято, а какое опущено; Б

—маркирующий слой позволяет сказать, что висячее крыло опущено, а лежачее поднято

Сбросы — разрывные нарушения, у которых плоскость сместителя наклонена в сторону опущенного крыла. В их строении выделяют следующие элементы (рис. 6.11):

Висячее крыло

Лежачее крыло

Рис. 6.11. Элементы строения сбросов:

АБ — амплитуда по сместителю, АГ — вертикальная амплитуда, БГ — горизонтальная амплитуда, БД — стратиграфическая амплитуда, БЕ — вертикальный отход, ВГ — горизонтальный отход. Дополни-

тельные обозначения см. в тексте

Висячее крыло — крыло, в сторону которого наклонен сместитель. Лежачее крыло — крыло, от которого падает сместитель. Для определе-

ния амплитуд и отходов проводятся дополнительные построения. Точки А и Б — это точки кровли, по которым слой был разорван и смещен по плоскости сместителя. Если восстановить первоначальное (до разрыва) положение слоя, то эти точки совпадут. Расстояние между ними — амплитуда по сместителю. Через точку Б проводим горизонтальную линию. Далее, продолжаем из точки А кровлю слоя до пересечения с горизонтальной линией и получаем отрезок АВ. К нему из точки Б проводим перпендикуляр БД, который будет являться стратиграфической амплитудой. Опустив из точки А на горизонтальную прямую перпендикуляр, получим отрезок АГ — вертикальную амплитуду. Расстояние БГ будет являться горизонтальной амплитудой, отрезок ВГ — горизонтальным отходом. Вертикальный отход — расстояние БЕ, которое получится, если из точки Б провести вертикальную линию до ее пересечения с отрезком АВ.

Сбросы по амплитуде смещения делятся на малоамплитудные — до десятков метров и крупноамплитудные — более сотен метров.

По отношению к процессу осадконакопления сбросы делят на конседиментационные и постседиментационные (рис. 6.17). Конседиментационные или растущие сбросы возникают и развиваются параллельно с осадконакоплением. В них на поднятых блоках мощности пород сокращены и отдельные стратиграфические подразделения выпадают из разреза (рис. 6.17 А). На опущенных блоках мощности пород увеличиваются, они представлены более мелкозернистыми глубоководными разностями, наблюдаются полные стратиграфические разрезы. В постседиментационных (наложенных) сбросах мощность пород и их состав в обоих блоках одинаковые (рис. 6.17 Б).

Рис. 6.17. А — консидементационный сброс с увеличенной мощностью отложений и полным стратиграфическим разрезом в опущенном блоке; Б — постседиментационный сброс с одинаковой мощностью отложений и полными стратиграфическими разрезами в обоих блоках

На геологической карте сбросы диагностируются следующим образом. Направление наклона (падения) плоскости сместителя можно узнать по изгибу ее линии в плане (как в случае наклонного залегания слоев).

Изогнутость линии разрыва в речной долине указывает в сторону его падения, на водоразделе угол изгиба указывает направление восстания. Если линия разрыва прямолинейная и не изгибается на водоразделах и в речных долинах, то нарушение вертикальное. Определив направление падения плоскости сместителя, необходимо установить, какой блок опущен, какой поднят. Для этого на геологической карте анализируют возраст пород по обе стороны от плоскости сместителя. В опущенном блоке будут присутствовать более молодые породы , а в приподнятом — более древние. Это объясняется тем, что приподнятый блок подвергается эрозии, в результате которой в его пределах молодые отложения разрушаются и обнажаются более древние породы. В опущенном блоке, наоборот, накапливаются молодые отложения.

Сбросы образуются преимущественно в условиях растяжения земной коры. Модель их формирования приведена на рис. 6.18. В начале накапливается толща пород (А), которая затем испытывает деформации, в том числе

и разрывные (Б). В опущенном блоке продолжается процесс осадконакопления, в то время как в поднятом преобладают процессы денудации (В). В итоге в поднятом (лежачем) блоке сохраняются только древние породы — девонского возраста, а в опущенном (висячем) — молодые пермского возраста (Г).

Рис. 6.18. Стадии образования сбросов: накопление пород (А); нарушение сплошности пород (Б); перемещение блоков и образование сброса (В); современный вид сброса, образовавшегося в карбоне (Г)

Взбросы — это разрывные нарушения, сместитель которых наклонен в сторону приподнятого крыла. Они имеют элементы строения, аналогичные сбросам, которые показаны на рисунке 6.18. Классификация взбросов аналогична классификации сбросов. На рисунке 6.19 показаны элементы строения взбросов.

Рис. 6.19. Элементы строения взбросов (по аналогии со сбросами):

АБ — амплитуда по сместителю; БВ — стратиграфическая амплитуда; БД — вертикальная амплитуда; АД — горизонтальная амплитуда; ДЕ — горизонтальный отход; БГ — вертикальный отход; α — угол наклона сместителя

Если сбросы — результат растягивающих напряжений, то взбросы — результат сжимающих напряжений. Механизм образования взбросов представлен на рисунке 6.20. В начале накапливается толща пород (А), которая затем испытывает деформации, в том числе и разрывы взбросового типа (Б). Как и в случае сбросов в опущенном крыле продолжаются процессы осадконакопления, в то время как в поднятом преобладают процессы денудации

(В). После выравнивания территории в результате эрозионных процессов в поднятом крыле, который является висячим, сохраняются только древние породы (девонского возраста), а в опущенном — лежачем крыле обнажаются молодые породы (пермского возраста; Г).

Рис. 6.20. Стадии образования вбросов: накопление пород (А); нарушение сплошности пород (Б); перемещение крыльев и образование взброса (В); современный вид вброса (Г)

Рис. 6.21. Взброс, в приподнятом (висячем) крыле которого присутствуют отложения раннедевонского возраста, а в опущенном (лежачем) — пермского возраста. План

На рисунке 6.21 показан взброс в плане. Висячим блоком будет западный, так как под него наклонена плоскость сместителя (под углом 70°), а лежачим — восточный (от него падает плоскость сместителя). В приподнятом блоке обнажаются более древние породы(раннедевонские), чем в лежачем (пермские). Поэтому разрывное нарушение представляет собой взброс.

Классификация взбросов аналогична классификации сбросов. Они по амплитуде смещения делятся на малоамплитудные — до десятков метров и крупноамплитудные — более сотен метров.

По углу наклона плоскости сместителя выделяют взбросы пологие — угол наклона до 30°, крутые — от 30° до 80°, вертикальные — от 80° до 90°.

По отношению к слоистости выделяют: поперечные, продольные и диагональные взбросы.

По направлению перемещения крыльев они бывают прямые, обратные, шарнирные, цилиндрические. При образовании прямых взбросов поднятый висячий блок перемещается вверх. Обратные формируются при перемещении вниз лежачего блока. При шарнирных взбросах вертикальные перемещения блоков сопровождаются их вращением относительно оси, перпендикулярной плоскости сместителя. В цилиндрических движение происходит по дуге или искривленной поверхности вокруг оси, расположенной в стороне от сместителя.

По соотношению падения сместителя и окружающих пород взбросы делят на согласные и несогласные.

По отношению к процессу осадконакопления — на конседиментационные и постседиментационные.

6.4.2. ГОРСТЫ, ГРАБЕНЫ, СТУПЕНЧАТЫЕ СБРОСЫ

Разрывные нарушения сбросового и взбросового типов могут встречаться не только по одиночке, но и группами. В этом случае есть несколько сместителей, которые разбивают горную породу на отдельные блоки, смещенные относительно друг друга, образуя грабены и горсты.

Ступенчатые сбросы представляют собой сочетание отдельных сбросов. Молодые ступенчатые сбросы могут образовывать уступы в рельефе

инапоминают лестничные ступеньки (рис. 6.22). Древние ступенчатые взбросы в результате денудационных процессов не выражены в рельефе. Выполаживающиеся на глубине сбросы называют листрическими, глубина их проникновения составляет километры.

Грабены — это линейные в плане структуры, образованные системой разрывных нарушений, у которых центральный блок опущен (рис. 6.23). Они могут быть образованы системами взбросов и сбросов. Грабены по протяженности могут достигать тысячи и более километров при ширине от десятков до нескольких сотен километров.

Различают простые и сложные грабены. Первые образуются двумя разрывными нарушениями, а вторые — большим количеством нарушений.

По времени образования грабены бывают наложенными (постседиментационными) или развивающимися параллельно с осадконакоплением (конседиментационные). Грабены первого типа накладываются на ранее сформированные структуры и могут возникать значительно позже процессов осадконакопления. В них мощности пород в центральных

ипериферических блоках одинаковы, при этом нет различий в составе

ифациях пород.